CN104272575B - 逆变器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及逆变器装置，具备：功率模块(3)，其形成有逆变器电路(10)的至少一个桥臂；板状的直流总线基板(5)，其固定连接在直流电源的正极(P)与负极(N)之间的平滑电容器(40)；以及固定构件(7)，其用于固定功率模块(3)和直流总线基板(5)的相对位置关系，直流总线基板(5)的连接用正极端子(55P)和功率模块(3)的正极端子(3P)通过共用的紧固构件(9)被紧固在固定构件(7)，连接用负极端子(55N)和负极端子(3N)通过共用的紧固构件(9)被紧固在固定构件(7)，功率模块(3)以及平滑电容器(40)被固定在狭小空间内。

Description

逆变器装置

技术领域

本发明涉及具备具有开关元件的功率模块和平滑电容器、并在直流与交流之间转换电力的逆变器装置。

背景技术

近年来，从节能、减小环境负荷等观点出发，具备旋转电机作为驱动力源的混合动力车辆、电动车引起关注。在这样的车辆中，具备在旋转电机作为驱动力源发挥作用时供给电力，并且在该旋转电机作为发电机发挥作用时积蓄所发出的电力的电池等直流电源。另一方面，作为旋转电机，使用交流的旋转电机的情况较多，所以在这种车辆上搭载有具备在直流与交流之间转换电力的逆变器电路的逆变器装置。这种逆变器装置也在电力控制装置等中被使用，特别是搭载于车辆的情况下，因重量、搭载空间的限制等而谋求小型化。另外，逆变器电路使用具有功率开关元件的功率模块等发热量大的部件，所以还需要对逆变器装置进行冷却的冷却机构。因此，尝试将逆变器电路收纳在形成有冷却风扇等的壳体等而一体化，同时使逆变器装置小型轻型化。

例如，在日本特开2009－106046号公报(专利文献1)中公开有这样被一体化的逆变器装置的一个例子。在该逆变器装置中，功率模块在具有散热部的壳体的内侧被配置在平面上。而且，与功率模块电连接的平滑电容器在比配置有功率模块的平面更低的平面上与功率模块相邻地配置(第7～8段，图1等)。谋求高耐压、大容量的平滑电容器具有其体型变大的趋势。在专利文献1中，由于与平滑电容器的高度对应地，配置散热部和功率模块，所以能够抑制逆变器装置的整体高度。但是，对该壳体，需要将功率模块以及平滑电容器双方用螺栓等固定在壳体。例如专利文献1的图1中，功率模块被螺栓固定在壳体，但平滑电容器只不过被螺栓紧固在从功率模块向水平方向延伸的电极。若另外设置用于将平滑电容器固定在壳体的构造，则用于其固定构造的空间需要在平滑电容器侧以及壳体侧双方，有可能损害逆变器装置的小型化。

专利文献1:日本特开2009－106046号公报

于是，希望实现能够将具有开关元件的功率模块和平滑电容器适当固定在有限的区域内的逆变器装置。

发明内容

鉴于上述课题的本发明所涉及的逆变器装置的特征构成在于如下的点：一种逆变器装置，具备：功率模块，其具有与直流电源的正极连接的正极端子和与直流电源的负极连接的负极端子，并形成有至少一个将与上述正极端子连接的至少一个开关元件和与上述负极端子连接的至少一个开关元件串联连接而成的桥臂；以及连接在直流电源的正极与直流电源的负极之间的平滑电容器，该逆变器装置在直流与交流之间转换电力，上述逆变器装置具有：板状的直流总线基板，其设置与直流电源的正极连接的正极电极图案以及与直流电源的负极连接的负极电极图案，上述平滑电容器的正极侧端子与上述正极电极图案电连接，负极侧端子与上述负极电极图案电连接，并且在板状的直流总线基板固定上述平滑电容器；以及固定构件，其用于固定与对应于多个相的交流的各相的上述桥臂对应地设置多个的上述功率模块和上述直流总线基板的相对位置关系，上述直流总线基板具有：与上述正极电极图案电连接并且与多个上述功率模块的上述正极端子的每一个电连接的多个连接用正极端子；以及与上述负极电极图案电连接并且与多个上述功率模块的上述负极端子的每一个电连接的多个连接用负极端子，相互对应的上述连接用正极端子与上述正极端子通过共用的紧固构件被紧固在上述固定构件，相互对应的上述连接用负极端子与上述负极端子通过共用的紧固构件被紧固在上述固定构件，上述直流总线基板以及上述功率模块被固定在上述固定构件。

根据该特征构成，安装有平滑电容器的直流总线基板的连接用正极端子与功率模块的正极端子通过共用的紧固构件被紧固在固定构件。另外，直流总线基板的连接用负极端子与功率模块的负极端子通过共用的紧固构件被紧固在固定构件。由此，安装有平滑电容器的直流总线基板以及功率模块被固定在固定构件。换句话说，不将平滑电容器另外固定，而使用相同的紧固构件，平滑电容器(直流总线基板)和功率模块就被固定在固定构件。直流总线基板还承担连接直流电源的正极以及负极与功率模块的母线的作用，所以能够在比较狭窄的区域内构成逆变器的电路。这样根据本特征构成，能够实现能将具有开关元件的功率模块和平滑电容器适当地固定在有限的区域内的逆变器装置。

在此，本发明所涉及的逆变器装置优选为上述功率模块的上述正极端子以及上述负极端子被设置为向上述功率模块的一侧的端部突出的一对直流电极端子对。根据该构成，能够沿各功率模块的该一侧的端部配置与直流总线基板的连接部，所以能够将直流总线基板的连接用正极端子与连接用负极端子并列配置，易于简化直流总线基板的构成。

另外，本发明所涉及的逆变器装置优选为：上述直流总线基板具备与上述正极电极图案以及上述负极电极图案电连接的直流电极图案连接端子对，上述固定构件具备与直流电源的正极以及负极连接的直流电源连接端子对和与该直流电源端子对电连接的直流总线基板连接端子对，上述直流总线基板的上述直流电极图案连接端子对通过紧固构件被紧固在上述直流总线基板连接端子对。通常，直流电源与逆变器装置分开设置，直流电力被从逆变器装置的外部供给。另一方面，直流总线基板、功率模块若考虑到绝缘性、冷却性则优选封装成一个。固定构件具备直流电源连接端子对和直流总线基板连接端子对，两端子对被电连接，由此能够将逆变器装置的内部与外部良好地分离，并且能够在直流电源与逆变器装置之间确保必要的电连接。

另外，本发明所涉及的逆变器装置的上述直流总线基板优选为：在作为构成基板的绝缘层的一面的第一基板面形成作为上述正极电极图案以及上述负极电极图案的一方的第一电极图案，在作为上述绝缘层的另一面的第二基板面形成作为上述正极电极图案以及上述负极电极图案的另一方的第二电极图案，在上述第一基板面与设置于其他构件的端子接触的状态下，上述直流总线基板的各端子通过上述紧固构件被紧固，与上述第二电极图案电连接的端子具备：在上述第一基板面上与上述第一电极图案分离地形成的连接端子面；以及与上述紧固构件贯穿的紧固构件贯穿孔独立地贯穿上述绝缘层的导电用贯穿孔，在上述导电用贯穿孔的内壁设置有导电材料，通过该导电材料将上述第二电极图案与上述连接端子面电连接。

多数情况下，紧固构件使用铁等具有导电性的金属制的螺栓等。因此，电流流过直流总线基板的第一基板面与第二基板面之间时，电流也流过紧固构件使得该紧固构件发热，功率模块的端子(直流电极端子对)及其周边有可能变成高温。如上所述，若在内壁设有导电材料的导电用贯穿孔与紧固构件贯穿孔分开设置，则电流多数经由阻抗更低的导电用贯穿孔在直流总线基板的第一基板面与第二基板面之间流动。作为其结果，能够抑制流向紧固构件的电流，能够抑制该紧固构件的发热。另外，若这样设置导电用贯穿孔，则也能够使用非导电性的构件(树脂制等)作为紧固构件，因此元件选定的自由度也提高。树脂制的构件通常比铁制的构件轻，也有助于逆变器装置的轻型化。

另外，本发明所涉及的逆变器装置优选为，从与上述直流总线基板的基板面正交的方向观察，在夹着上述平滑电容器的两侧配置有上述功率模块。流过大电流的功率模块多构成为具有金属制的散热片等冷却机构，重量比较大。若在夹着平滑电容器的两侧配置功率模块，则在对固定构件固定时，固定构件不为单柱构造而为双柱构造，所以减少作用于固定构件的应力。

另外，本发明所涉及的逆变器装置优选为：与对应于多个相的交流的各相的桥臂对应地设置多个的上述功率模块沿上述直流总线基板的一个端面配置成1列，上述平滑电容器通过多个电容器元件的并联连接而构成，各电容器元件以与各功率模块对应的数量以及对应的位置关系而配置。平滑电容器被分为多个电容器元件地构成，由此作为平滑电容器各电容器元件的容量相对于所需的容量变小，能够将各电容器元件的大小抑制为较小。因此，平滑电容器的布局的自由度增加，能够在比较小的空间内收容平滑电容器。另外，通过接近各功率模块附近地，均衡地分散配置平滑电容器，而能够减小电源线的电感，以低损耗得到高平滑效果。另外，也减少浪涌电压等。

另外，本发明所涉及的逆变器装置能够为：具有2组在将n设为自然数的n相的交流与直流之间转换电力的逆变器电路，在向与上述直流总线基板的基板面正交的方向观察时，该2组逆变器电路构成为在夹着上述直流总线基板的两侧配置构成各逆变器电路的上述功率模块，上述平滑电容器通过多个电容器元件的并联连接而构成，各电容器元件以与各功率模块对应的数量以及对应的位置关系而配置。此时，该逆变器装置优选为：在向与上述直流总线基板的基板面正交的方向观察时，构成为具备被配置成覆盖上述功率模块以及上述直流总线基板，控制上述2组逆变器电路的控制基板；收容上述直流总线基板、上述功率模块、上述固定构件，并且具有将上述控制基板支承固定在该控制基板的中央部的至少(n－1)根支柱的逆变器壳体。进而，优选为该逆变器装置的上述直流总线基板具有供上述支柱贯穿的支柱贯穿孔，各支柱贯穿孔被设置于与沿直流总线基板的一个的端面配置成1列的构成n相各相的桥臂的各功率模块对应地配置的各电容器元件的相间。

从与直流总线基板的基板面正交的方向观察，配置成覆盖功率模块以及直流总线基板的控制基板为具有较大的面积的基板。因此，有可能产生弯曲、振动，但通过将在控制基板的中央部支承固定该控制基板的支柱设置于逆变器壳体，从而抑制控制基板的弯曲、振动等。在控制基板的中央部，以从与控制基板以及直流总线基板的基板面正交的方向观察时重复的状态下，配置有直流总线基板。因此，在直流总线基板形成用于固定支承控制基板的支柱贯穿的支柱贯穿孔。该支柱贯穿孔设置于与构成各相的桥臂的功率模块对应地分散配置的各电容器元件的相间。因此，不会损害作为平滑电容器发挥作用的电容器元件的布局的自由度，就能够接近各功率模块的附近地，均衡地分散配置电容器元件，并且能够良好地抑制控制基板的弯曲、振动。

附图说明

图1是逆变器箱的分解立体图。

图2是逆变器箱的外观立体图。

图3是表示旋转电机驱动装置的系统构成的示意性电路图。

图4是表示逆变器箱的构成的示意性电路图。

图5是分解立体图的局部放大图。

图6是固定构件的立体图。

图7是直流总线基板的元件安装面的电极图案图。

图8是直流总线基板的焊接面的电极图案图。

图9是直流总线基板的连接端子面以及导电用贯穿孔附近的局部剖视图。

具体实施方式

以下，作为将本发明应用于在混合动力车辆、电动车等所使用的旋转电机驱动装置上所搭载的逆变器装置的情况为例，基于附图对本发明的实施方式进行说明。在本实施方式中，逆变器装置1如图1以及图2所示，以内置电路基板等的逆变器箱1A的方式被提供。逆变器箱1A构成为具有2个壳体(逆变器壳体)。一个壳体是组装构成图3以及图4所示的逆变器电路10的各种元件、控制逆变器电路10的控制基板8的基体壳体1B。另一壳体是与基体壳体1B抵接，包入组装在基体壳体1B的逆变器电路10、控制基板8的罩壳体1C。通过作为逆变器壳体的基体壳体1B以及罩壳体1C，内置电路基板等而构成逆变器箱1A(逆变器装置1)。

本实施方式的车辆例如是双马达分路式的混合动力车辆、轮毂马达式的电动车辆(或者混合动力车辆)，如图3所示，搭载有2个旋转电机MG(MG1，MG2)。例如，双马达分路式的混合动力车辆具备未图示的内燃机和一对旋转电机作为驱动力源。该混合动力车辆的驱动装置构成为具备将内燃机的输出分配到一个旋转电机侧与车轮以及另一个旋转电机侧的动力分配用的差动齿轮装置(未图示)。另外，例如轮毂马达式的电动车辆(混合动力车辆)构成为在左右一对驱动轮中具备作为驱动力源的旋转电机，或者在与驱动轮直接连结的动力传递机构具备作为驱动力源的旋转电机。因此，在本实施方式中，逆变器箱1A(逆变器装置1)构成为用于驱动2个旋转电机MG(MG1，MG2)的装置。此外，这些旋转电机MG(MG1，MG2)也可以根据需要作为电动机或作为发电机发挥作用。换句话说，这些旋转电机MG(MG1，MG2)能够进行牵引工作以及再生工作双方。以下，在无需特别区别二者的情况下，仅称为旋转电机MG进行说明。

图3表示旋转电机驱动装置的系统构成。如图3所示，旋转电机驱动装置具备对一个旋转电机MG(第一旋转电机MG1)进行驱动控制的第一逆变器电路10A、和对另一个旋转电机MG(第二旋转电机MG2)进行驱动控制的第二逆变器电路10B这2个逆变器电路10。另外，旋转电机驱动装置具备将作为逆变器电路10的直流侧的电压的系统电压Vdc进行平滑化的平滑电容器40。逆变器电路10(10A，10B)以及平滑电容器40与逆变器箱1A配接。

然而，如图3所例示那样，存在旋转电机驱动装置中具备2个逆变器电路10(10A，10B)所共用的一个转换器电路18的情况。该转换器电路18在2个逆变器电路10(10A，10B)所共用的系统电压Vdc与电池11的电压之间转换直流电力(直流电压)。在该情况下，系统电压Vdc成为转换器电路18的输出电压(升压侧输出电压)。在升压率为“1”的情况下，转换器电路18的输出电压与电池11的端子间电压几乎一致。在图3所例示的构成中，电池11以及转换器电路18作为逆变器装置1的“直流电源”发挥作用。另一方面，在不具备转换器电路18的情况下，电池11作为“直流电源”发挥作用。平滑电容器40无论转换器电路18的有无，都与被这样定义的“直流电源”的正极P与负极N之间连接，使得“直流电源”的正负两极间电压(系统电压Vdc)平滑化。

此外，电池11能够经由2个逆变器电路10(10A，10B)向旋转电机MG(MG1，MG2)供给电力，并且能够将旋转电机MG(MG1，MG2)发电而得的电力积蓄。作为这样的电池11，例如，能够使用镍氢二次电池、锂离子二次电池等各种二次电池、电容器、或者它们的组合等。

逆变器电路10(10A，10B)是将具有系统电压Vdc的直流电力转换为多个相(设n为自然数是n相，在此是3相)的交流电力并向旋转电机MG(MG1，MG2)供给，并且将旋转电机MG(MG1，MG2)发出的交流电力转换为直流电力并向直流电源供给的电路。以下，在无需特别区分2个电路的情况下，仅称为逆变器电路10进行说明。逆变器电路10构成为具有多个开关元件。开关元件优选为应用IGBT(insulated gate bipolar transistor)、功率MOSFET(metaloxide semiconductor fieldeffect transistor)。如图3所示，在本实施方式中，作为开关元件使用IGBT30。

例如在直流和3相交流之间进行电力转换的逆变器电路10如公知那样通过与3相分别对应的3桥臂的电桥电路构成。换句话说，如图3以及图4所示，在逆变器电路10的直流正极侧(直流电源的正极P侧)与直流负极侧(直流电源的负极N侧)之间2个IGBT30被以串联的方式被连接而构成一个桥臂10L。而且，该串联电路(一个桥臂10L)并联连接3线路(3相：10U，10V，10W)。换句话说，在与旋转电机MG的U相、V相、W相对应的定子线圈的每个，一组串联电路(桥臂10L)构成所对应的电桥电路。各相的上段侧的IGBT30的集电极与直流电源的正极P连接，发射极与各相的下段侧的IGBT30的集电极连接。另外，各相的下段侧的IGBT30的发射极与直流电源的负极N(例如，地线)连接。成对的各相的IGBT30构成的串联电路(桥臂10L)的中间点，换句话说IGBT30的连接点分别与旋转电机MG的定子线圈连接。

此外，IGBT30分别以并联的方式连接续流二极管(再生二极管)。续流二极管以阴极端子与IGBT30的集电极端子连接、阳极端子与IGBT30的发射极端子连接的形式，以并联的方式连接在IGBT30。

在本实施方式中，如图4所示，以串联的方式连接伴随着续流二极管的IGBT30的一个桥臂10L作为功率模块3形成。如图4以及图5所示，功率模块3形成为具有与直流电源的正极P连接的正极端子3P和与直流电源的负极N连接的负极端子3N。即，功率模块3构成为至少形成一个将与正极端子3P连接的至少一个IGBT30和与负极端子3N连接的至少一个IGBT30串联连接而成的桥臂10L。通过将该功率模块3以并联的方式连接3个，而构成在直流与3相交流之间进行电力转换的逆变器电路10。此外，如图5所示，正极端子3P以及负极端子3N作为向功率模块3的一方侧的端部35突出的一对直流电极端子对3T而设置。

如图3所示，逆变器电路10被控制装置80控制。控制装置80构成为具有ECU(electronic control unit)、驱动器电路。另外，构成控制装置80的一部分或者全部的电路形成于控制基板8(参照图1)。搭载在控制装置80的ECU以微型计算机等逻辑电路为核心构件而构建。在本实施方式中，ECU进行使用了矢量控制法的电流反馈控制，经由逆变器电路10控制旋转电机MG。ECU构成为为了电流反馈控制而具有各种功能部，各功能部通过微型计算机等的硬件和软件(程序)的配合而实现。

构成逆变器电路10的各IGBT30的栅极经由驱动器电路与ECU连接，分别独立地被转换控制。通常，用于驱动旋转电机MG的功率系统的电路、和以微型计算机等为核心的ECU等电子电路的动作电压(电路的电源电压)较大不同。因此，通过相对低的电压的ECU生成的IGBT30的控制信号经由驱动器电路被作为高电压的栅极驱动信号S供给给逆变器电路10。此外，在旋转电机驱动装置搭载有转换器电路18的情况下，同样将高电压的转换器用栅极驱动信号SC从控制装置80经由驱动器电路向转换器电路18供给。

在旋转电机MG的各相的定子线圈流动的实际电流通过电流传感器12被检测，控制装置80取得其检测结果。图3示意性地表示在与母线等接近配置并以非接触检测电流的非接触型的电流传感器12检测3相各相的实际电流的方式。电流传感器12被固定在后述的第三端子台93(参照图1以及图4)，检测在通过第三端子台93的内部的母线中流动的电流。如图1所示，在第三端子台93设置有电流检测结果输出连接器9S，与控制基板8的电流检测结果输入连接器82以未图示的电缆等连接。此外，在本实施方式中，示出检测3相全部的电流的构成，但由于3相处于平衡状态，电流的瞬时值的总和为零，所以也可以用电流传感器12检测仅2相的电流，在控制装置80通过计算求出剩余的1相的电流。

另外，旋转电机MG的转子的各时刻的磁极位置通过旋转传感器13被检测，控制装置80取得其检测结果。旋转传感器13通过例如分析器等构成。在此，磁极位置表示电角上的转子的旋转角度。旋转传感器13如图3所示被设置于旋转电机MG的附近。因此，旋转传感器13的检测结果经由未图示的电缆等被传递到控制装置80。在利用旋转传感器13的检测结果的ECU构成在控制基板8的情况下，为了在与逆变器箱1A的外部之间进行信号的交接而经由设置于控制基板8的外部连接器83将旋转传感器13的检测结果向控制装置80传递。作为来自未图示的车辆控制装置等其他控制装置等的请求信号，提供给控制装置80的旋转电机MG的目标转矩TM(TM1，TM2)也经由外部连接器83被传递。

如图1所示，在构成控制装置80的控制基板8形成有用于将包含栅极驱动信号S的信号与功率模块3交接的信号传递用贯穿孔81(信号传递用端子接受部)。在将功率模块3以及控制基板8组装在基体壳体1B的状态下，功率模块3的信号传递用管脚31(信号传递用端子)贯穿信号传递用贯穿孔81。在此，通过将信号传递用管脚31焊接到信号传递用贯穿孔81，而能够在控制基板8与各功率模块3之间交接信号。所交接的信号除了上述的栅极驱动信号S之外，还包括从功率模块3到控制基板8的故障诊断信号、温度检测信号等。

逆变器箱1A如图1的分解立体图所示，将功率模块3、安装有平滑电容器40的直流总线基板5、包括第一端子台7(固定构件)的端子台(第二端子台92，第三端子台93)、控制基板8组装在基体壳体1B，以内置这些的方式将罩壳体1C组装在基体壳体1B而构成。直流总线基板5以及第一端子台7(固定构件)是2个逆变器电路10(10A，10B)所共用的构件。第二端子台92以及第三端子台93相对于第一旋转电机MG1(第一逆变器电路10A)以及第二旋转电机MG2(第二逆变器电路10B)分别设置。换句话说，第一旋转电机用第二端子台92A以及第一旋转电机用第三端子台93A设置在第一旋转电机MG1，第二旋转电机用第二端子台92B以及第二旋转电机用第三端子台93B设置在第二旋转电机MG2。

如上所述，电流传感器12被固定在第三端子台93。在第一旋转电机用第三端子台93A检测到的电流的检测结果经由连结电流检测结果输出连接器9S与控制基板8的第一旋转电机用电流检测结果输入连接器82A的未图示的电缆等而传递到控制装置80。同样地，在第二旋转电机用第三端子台93B检测到的电流的检测结果经由连结电流检测结果输出连接器9S与控制基板8的第二旋转电机用电流检测结果输入连接器82B的未图示的电缆等而传递到控制装置80。

如图5所示，第一端子台7形成有与紧固构件97(9)螺合的螺孔71，该紧固构件97(9)贯穿了形成于直流总线基板5的紧固构件贯穿孔57和设置于功率模块3的直流电极端子对3T的贯穿孔。另外，在基体壳体1B形成有与贯穿设置于第一端子台7的贯穿孔72的紧固构件95(9)螺合的螺孔17a。由此，直流总线基板5与功率模块3通过共用的紧固构件9被紧固在第一端子台7，并且第一端子台7被固定在基体壳体1B。第一端子台7作为固定与对应于多个相的交流的各相的桥臂10L对应地设置多个的功率模块3与直流总线基板5的相对位置关系的固定构件发挥作用。

此外，在直流总线基板5的第一基板面51除了与功率模块3的直流电极端子对3T接触导通的端子对(基于图7后述的“55P”以及“55N”的对)之外，还形成有与直流电源连接的直流电极图案连接端子对56T(参照图5以及图7)。该直流电极图案连接端子对56T如从与图1、图5不同方向观察的立体图的图6所示与形成于第一端子台7的直流总线基板连接端子对76T连接。换句话说，直流总线基板5在直流总线基板5的直流电极图案连接端子对56T与第一端子台7的直流总线基板连接端子对76T接触的状态下，如图5所示通过紧固构件96(9)被紧固在基体壳体1B。如图6所示，第一端子台7具备与直流总线基板连接端子对76T电连接的直流电源连接端子对75T。直流电源连接端子对75T是与设置于逆变器箱1A的外部的电池11等直流电源的正极P以及负极N连接的端子。如图2所示，直流电源连接端子对75T在基体壳体1B组装了罩壳体1C的状态下，也配置在逆变器箱1A的外部，能够与直流电源容易地连接。

如图7～图9所示，在直流总线基板5上，在作为构成基板50的绝缘层53的一面的第一基板面51形成有作为正极电极图案5P以及负极电极图案5N的一方的第一电极图案51E，在作为绝缘层53的另一面的第二基板面52形成作为正极电极图案5P以及负极电极图案5N的另一方的第二电极图案52E。在图7～图9中图示的例子中，在第一基板面51形成有负极电极图案5N作为第一电极图案51E，在第二基板面52形成有正极电极图案5P作为第二电极图案52E。在各个的基板面形成不同极性的电极图案，因此构成直流电流流动的朝向在各个基板面成为相反方向的电极图案。由此，电磁感应被抵消，相互电感也增加，所以抑制浪涌电压，还减少损失。

另外，对于大电流流动的正极电极图案5P以及负极电极图案5N，优选为比通常的印刷电路基板中的电极层更厚，例如以300～600[μm]左右的厚度形成。此外，图7以及图8所示的电极图案图都是从相同方向观察的图，一方是主视图另一方是透视图。具体地说，图8是从第二基板面52(后述的焊接面)侧直接观察直流总线基板5的图(第二基板面52的主视图)，图7是从第二基板面52侧透过直流总线基板5观察第一基板面51的图(第一基板面51的透视图)。

如图7所示，在直流总线基板5的第一基板面51形成直流总线基板5的各端子，具体地说连接用正极端子55P、连接用负极端子55N、直流电极图案连接端子对56T。而且，直流总线基板5在第一基板面51与功率模块3、第一端子台7等设置于其他构件的端子接触的状态下通过紧固构件9被固定在第一端子台7。换而言之，直流总线基板5在设置于第一基板面51的各端子与设置于其他构件的端子接触的状态下，经由第一端子台7通过紧固构件9被紧固在基体壳体1B。

与设置于其他构件的端子接触的面是第一基板面51，所以在第二基板面52形成为第二电极图案52E的正极电极图案5P需要也局部形成在第一基板面51。换句话说，在第一基板面51形成与第二电极图案52E(正极电极图案5P)电连接的端子(连接用正极端子55P)。如图7以及图9所示，该端子(连接用正极端子55P)构成为具备在第一基板面51与第一电极图案51E(负极电极图案5N)分离地形成的连接端子面5C；和贯穿绝缘层53的导电用贯穿孔5H。导电用贯穿孔5H在连接用正极端子55P中与紧固构件9贯穿的紧固构件贯穿孔57分开形成。另外，在导电用贯穿孔5H的内壁设有导电材料E，通过该导电材料E来电连接第二电极图案52E(正极电极图案5P)与连接端子面5C。此外，图9表示直流总线基板5与功率模块3一同被紧固构件9(97)固定在第一端子台7的状态下的图7的IX－IX剖面。

通常，连接用正极端子55P、连接用负极端子55N、直流电极图案连接端子对56T以外的电极通过在基板表面涂敷抗蚀剂等而被绝缘。但是，对导电用贯穿孔5H没有施以绝缘处理由此在后述的流水作业时，能够用焊料填埋导电用贯穿孔5H。通过导电用贯穿孔5H被焊料充满从而导通剖面积变大，能够使第一基板面51与第二基板面52之间的阻抗降低。

多数情况下，紧固构件9使用铁等具有导电性的金属制的螺栓等。因此，在电流流向直流总线基板5的第一基板面51与第二基板面52之间时，电流也流向紧固构件9从而该紧固构件9发热，功率模块3的端子(直流电极端子对3T)及其周边有可能变为高温。如上所述，若在内壁设有导电材料E的导电用贯穿孔5H与紧固构件贯穿孔57分开设置，则电流多数经由阻抗更低的导电用贯穿孔5H在直流总线基板5的第一基板面51与第二基板面52之间流动。作为其结果，抑制流向紧固构件9的电流，能够抑制该紧固构件9的发热。另外，若这样设置导电用贯穿孔5H，则也能够使用非导电性的构件(树脂制等)作为紧固构件9，所以元件选定的自由度也提高。树脂制的构件通常比铁制的构件轻型，也有助于逆变器箱1A的轻型化。

此外，紧固构件贯穿孔57也可以在其内壁通过镀敷等设置导电材料E，但也可以不设置导电材料E。在图9所例示的方式中，示出在紧固构件贯穿孔57的内壁没有设置导电材料E的方式。另外，图7～图9示出在第一基板面51形成负极电极图案5N作为第一电极图案51E，在第二基板面52形成正极电极图案5P作为第二电极图案52E的例子，但也能够采用形成正极电极图案5P作为第一电极图案51E，形成负极电极图案5N作为第二电极图案52E的方式。

然而，如图1、图4、图5等所示，平滑电容器40通过多个电容器元件4的并联连接而构成。各电容器元件4以与各功率模块3对应的数量以及对应的位置关系分散配置。如图1所示，功率模块3在从与直流总线基板5的基板面正交的方向观察时，配置在夹着平滑电容器40(电容器元件组)的两侧。具体地说，与对应于多个相的交流的各相的桥臂10L对应地设置多个的功率模块3沿直流总线基板5的一个端面5L配置成1列。在本实施方式中，构成2个逆变器电路10(10A，10B)，因此沿相互相反的2个端面5L，分别各配置1列功率模块3。各电容器元件4设置与各功率模块3对应的个数，例如相对于各功率模块3设置一个或者多个。换句话说，具备与功率模块3相同的个数，或者自然数倍的个数的电容器元件4。另外，各电容器元件4配置在与各功率模块3对应的位置关系，例如各功率模块3的附近。

具体地说，在作为一对连接用正极端子55P以及连接用负极端子55N的功率模块连接用端子对55T中，电容器元件4被配置为具有该电容器元件4与连接用正极端子55P的距离，以及该电容器元件4与连接用负极端子55N的距离为均等(几乎同等)的配接距离(电容器配接距离)，且以针对全部的功率模块3的电容器配接距离为均等(几乎同等)的方式被分散配置。在对各功率模块3(对各功率模块连接用端子对55T)分配多个电容器元件4的情况下，优选为与连接用正极端子55P的距离以及与连接用负极端子55N的距离分别为平均值。若这样配置电容器元件4，结果是，在各功率模块3的附近配置电容器元件4。作为其结果，各功率模块3(各桥臂10L)针对直流电源的阻抗(特别是电感成分)变小，能够良好地抑制IGBT30的转换带来的浪涌电压。

此外，在平滑电容器40中，为了在旋转电机驱动装置的关机时使残存电荷放电，而多在平滑电容器40多并联地设置有放电电阻R(参照图4)。该放电电阻R也能够安装在直流总线基板5。无需将放电电阻R的配置场所、固定机构设置于逆变器箱1A的其他场所，能够实现小型化。如上所述，在直流总线基板5形成有与外部的直流电源电连接的直流电源连接端子对75T、导通的直流总线基板连接端子对76T和导通的直流电极图案连接端子对56T。优选为在直流电极图案连接端子对56的附近，例如与该端子对相邻地配置放电电阻R。放电电阻R也能够通过电流容量小、更小型的多个电阻元件(未图示)的并联连接而构成。

直流总线基板5的第一基板面51是搭载这些多个电容器元件4、电阻元件的元件面。在图7以及图8所示的例子中，示出仅搭载电容器元件4的方式。例如，电容器元件4是电场电容器，在本实施方式中，是径向型的分立元件。此时，电容器元件4搭载在作为元件面的第一基板面51，但作为电容器元件4的端子发挥作用的导线贯穿形成于直流总线基板5的贯穿孔而向第二基板面52侧延伸。而且，在第二基板面52中焊接有电容器元件4的导线。因此，第二基板面52为进行焊接的焊接面。

该焊接多数情况下，以使焊接面沿着被充满熔融的焊料的焊料槽的液面的方式，通过直流总线基板5移动的流水作业而被实施。搭载在元件面的电容器元件4的导线经由贯穿孔穿到焊接面。突出到焊接面的导线对形成于贯穿孔的周围的焊盘(导电材料E)以及贯穿孔的内壁的导电材料E进行焊接。此时，在通过抗蚀剂等而绝缘的导电材料E(焊盘、贯穿孔等)没有附着焊料。如上所述，通过不对导电用贯穿孔5H施以抗蚀剂处理等绝缘处理，而在流水作业时利用毛细管现象经由导电用贯穿孔5H将焊料向第一基板面51(元件面)的方向引导，能够以焊料填埋导电用贯穿孔5H。

当然，插入电容器元件4的导线的贯穿孔也不被施以抗蚀剂处理等绝缘处理，经由该贯穿孔、导线通过毛细管现象将焊料向第一基板面51的方向引导。在适量的焊料被导向第一基板面51的情况下，在直流总线基板5的两面实施针对导线的焊接，所以机械式地进行连接，实现电性也可靠性高的安装。其中，在第一基板面51形成于第一电极图案51E(负极电极图案5N)内的导线连接用的焊盘(电极图案)直接具有大面积，因此在热逸出而达到第一基板面51前焊料就会固化，存在焊料没有充分上升到第一基板面51的可能性。于是，该焊盘优选为如图7附图标记“54N”所示，为局部节省导电材料E的形状的焊盘。

此外，在流水作业中，使摄氏200度以上的温度的熔融的焊料接触直流总线基板5，因此直流总线基板5的温度也上升。在电容器元件4为电场电容器的情况下，有可能其封装(套筒)局部熔化从而绝缘性降低。在元件面(第一基板面51)形成负极电极图案5N的方式下，套筒的极性(负极N)与负极电极图案5N的极性一致，在绝缘性降低的情况下，也能够成为可靠性没有降低的构成。

如图7以及图8所示，直流总线基板5形成为具有与正极电极图案5P电连接的连接用正极端子55P和与负极电极图案5N电连接的连接用负极端子55N。连接用正极端子55P在如图1、图5所示那样组装逆变器箱1A时，是与功率模块3的正极端子3P电连接的端子。同样，连接用负极端子55N是与功率模块3的负极端子3N电连接的端子。即，直流总线基板5构成为具有与正极电极图案5P电连接并且与多个功率模块3的正极端子3P分别电连接的多个连接用正极端子55N、和与负极电极图案5N电连接并且与多个功率模块3的负极端子3N分别电连接的多个连接用负极端子55N。

而且，相互对应的连接用正极端子55N与正极端子3P通过共用的紧固构件97(9)被紧固在第一端子台7(固定构件)，相互对应的连接用负极端子55N与负极端子3N通过共用的紧固构件97(9)被紧固在第一端子台7(固定构件)，直流总线基板5以及功率模块3被固定在第一端子台7(固定构件)。具体地说，直流总线基板5的连接用正极端子55P与功率模块3的正极端子3P通过共用的紧固构件97(9)被紧固在第一端子台7(固定构件)。同样，直流总线基板5的连接用负极端子55N与功率模块3的负极端子3N通过共用的紧固构件97(9)被紧固在第一端子台7(固定构件)。由此，直流总线基板5以及功率模块3被固定在第一端子台7(固定构件)。功率模块3的正极端子3P以及负极端子3N作为向功率模块3的一侧的端部35突出的一对直流电极端子对3T而设置。因此，使一侧的端部35与第一端子台7(固定构件)对置地固定。

另外，形成于直流总线基板5的直流电极图案连接用端子对56T在与第一端子台7的直流总线基板连接端子对76T接触的状态下，通过紧固构件96(9)被紧固在第一端子台7。此外，若如图1以及图5所示，各功率模块3通过紧固构件94(9)被直接固定在基体壳体1B，则更稳固地固定功率模块3。另外，由于能够使功率模块3与基体壳体1B更紧贴，所以能够经由基体壳体1B冷却功率模块3。例如，优选为基体壳体1B构成为在与功率模块3接触侧相反的一侧的面具有冷却风扇。通过以基体壳体1B为散热片进行利用，而能够将功率模块3良好地冷却。

如图1、图3、图4所示，本实施方式的逆变器箱1A具有两组在3相的交流与直流之间转换电力的逆变器电路10(10A，10B)。逆变器箱1A构成为向与直流总线基板5的基板面正交的方向观察时，在夹着直流总线基板5的两侧配置构成各逆变器电路10(10A，10B)的功率模块3。构成控制2组逆变器电路10(10A，10B)的控制装置80的一部分或者全部的电路的控制基板8在向与直流总线基板5的基板面正交的方向观察，被配置成覆盖功率模块3以及直流总线基板5。这样，控制基板8是具有较大的面积的基板，为了抑制弯曲、振动等，优选被充分固定。

因此，构成为在收容直流总线基板5、功率模块3、第一端子台7(固定构件)的基体壳体1B(逆变器壳体)具有在控制基板8的中央部支承固定控制基板8的支柱19。在组装于逆变器箱1A的状态下，向与基板面正交的方向观察时位于控制基板8的中央部的直流总线基板5构成为具有供支柱19贯穿的支柱贯穿孔59。支柱贯穿孔59被设置于与沿着直流总线基板5的一个端面5L配置成1列的构成n相各相的桥臂10L(10U，10V，10W)的各功率模块3对应地配置的各电容器元件4的相间。在图1以及图5等所示的例子中，与在3相的交流与直流之间转换电力的构成逆变器电路10的3个功率模块3对应地分散配置在3个位置的各电容器元件4的相间亦即2个位置形成支柱贯穿孔59。设置于基体壳体1B的2根支柱19与这些2个位置的支柱贯穿孔59对应地形成。

在3相的交流与直流之间转换电力的逆变器电路10中，若这样设置2根支柱19则为高效。例如，在以n为自然数的n相的交流与直流之间转换电力的电路的情况下，逆变器电路10优选为在基体壳体1B形成(n－1)根支柱19。该情况下，优选为在直流总线基板5与各电容器元件4的相间对应的(n－1)位置设置支柱贯穿孔59，各电容器元件4被与沿直流总线基板5的一个端面5L配置成1列的构成n相各相的桥臂10L的各功率模块3对应地分散配置。通过在直流总线基板5设置支柱贯穿孔59，从而能够不另外设置控制基板8的固定支撑构造，能够将逆变器箱1A小型化。

如上所述直流电极端子对3T以突出的方式被设置在功率模块3的一侧的端部35。与各桥臂10L(10U，10V，10W)对应的交流电极端子3C以突出的方式设置在该一侧的端部35相反一侧的端部33(参照图1以及图5)。第二端子台92为了固定3相全部的交流电极端子3C而形成为具有3个固定部。第三端子台93构成为具有与这些3相全部的交流电极端子3C连接的3相的交流中继端子9C。各功率模块3的交流电极端子3C分别通过共用的紧固构件9被与第三端子台93的各交流中继端子9C以及第二端子台92紧固。第二端子台92通过紧固构件9被紧固固定设置于基体壳体1B的螺孔17c，第三端子台93通过紧固构件9被紧固固定在设置于基体壳体1B的螺孔17d。

如图1所示，第三端子台93具备与3相各自的交流中继端子9C对应的3个交流输出端子9T。各相的交流中继端子9C与交流输出端子9T分别通过贯穿第三端子台93的母线而连接。第三端子台93上具备如上所述相对于该母线以非接触方式检测电流的电流传感器12。如图2所示，交流输出端子9T在罩壳体1C被安装在基体壳体1B上的状态下也被配置在逆变器箱1A的外部。因此，能够良好地连接交流输出端子9T与旋转电机MG的各相的定子线圈。

第一端子台7、第二端子台92、功率模块3、直流总线基板5、第三端子台93被固定在基体壳体1B后，以覆盖这些的方式控制基板8通过紧固构件9被固定在基体壳体1B。此时，如上所述，功率模块3的信号传递用管脚31贯穿控制基板8的信号传递用贯穿孔81。信号传递用管脚31被焊接到信号传递用贯穿孔81。若包含连接第三端子台93和控制基板8的电缆等在内全部构件被安装在基体壳体1B，则罩壳体1C通过紧固构件99(9)被紧固在基体壳体1B，而构成逆变器箱1A。

〔其它实施方式〕

以下，对本发明的其它实施方式进行说明。此外，以下说明的各实施方式的构成不限于分别单独应用的构成，只要不产生矛盾，也能够与其他实施方式的构成组合应用。

(1)在上述的实施方式中，例示了为了控制2个旋转电机MG而具有2个逆变器电路10(10A，10B)的方式。但是，逆变器箱1A(逆变器装置1)也可以构成为具备一个逆变器电路10，还可以构成为具备3个以上逆变器电路10。即，只要直流总线基板5的连接用正极端子55P与功率模块3的正极端子3P通过共用的紧固构件9被紧固在第一端子台7(固定构件)，直流总线基板5的连接用负极端子55N与功率模块3的负极端子3N通过共用的紧固构件9被紧固在第一端子台7，直流总线基板5以及功率模块3被固定在第一端子台7，则逆变器电路10的电路数是任意的。

(2)在使功率模块3与直流总线基板5的端面5L对置，并将直流总线基板5与功率模块3进行连接的情况下，优选为如上所述将功率模块3的正极端子3P以及负极端子3N作为向功率模块3的一侧的端部35突出的一对直流电极端子对3T设置。但是，直流总线基板5与功率模块3的连接方式不限定于该方式。例如，也可以在向与直流总线基板5的基板面正交的方向观察，以直流总线基板5与功率模块3的主体部重叠的方式(一部分或者全部重叠的方式)连接。在该情况下，正极端子3P以及负极端子3N也可以不作为对设置在功率模块3的相同的部分。

(3)在逆变器箱1A(逆变器装置1)构成为具有一个逆变器电路10的情况下，能够仅在直流总线基板5的一侧配置功率模块3。具体地说，在图1中仅通过构成第一逆变器电路10A的功率模块3、或者构成第二逆变器电路10B的功率模块3中的任意一方侧就能够构成逆变器箱1A。在这样构成的情况下，从与直流总线基板5的基板面正交的方向观察，不是在夹着平滑电容器40的两侧，而在单侧配置功率模块3。在具有一个逆变器电路10来构成逆变器箱1A的情况下，可以这样在单侧配置功率模块3。

其中，在具有一个逆变器电路10而构成逆变器箱1A的情况下，从与直流总线基板5的基板面正交的方向观察，不是妨碍在夹着平滑电容器40的两侧配置功率模块3的构成。例如，将在3相交流与直流之间进行电力转换的逆变器电路10的3相的功率模块3内的一个配置在夹着平滑电容器40的一侧，将2个配置在另一侧，而能够在夹着平滑电容器40的两侧配置功率模块3。

(4)在参照图1、图4、图5、图7、图8等的上述说明中，例示了与多个相的交流的各相对应的桥臂10L(10U，10V，10W)对应地设置多个的功率模块3沿直流总线基板5的一个端面5L配置成1列的情况。而且，例示了平滑电容器40通过多个电容器元件4的并联连接而构成，各电容器元件4以与各功率模块3对应的数量以及对应的位置关系配置的情况。当然，在与各相对应的功率模块3没有这样排列配置的情况下，各电容器元件4可以不取决于各功率模块3的配置而分散配置。另外，在与各相对应的功率模块3被这样排列配置的情况下，各电容器元件4也不会妨碍相对于各功率模块3的配置而独立地分散配置。

(5)在上述说明中，使用平滑电容器40通过多个电容器元件4的并联连接而构成的例子，平滑电容器40当然也可以通过单一的元件而构成。另外，在上述说明中，作为电容器元件4例示了电解电容器，但也可以是薄膜电容器等其他构造的元件。

工业上的可利用性

本发明能够用于具备具有开关元件的功率模块和平滑电容器，并在直流与交流之间转换电力的逆变器装置。

附图标记说明

1：逆变器装置；1A：逆变器箱(逆变器装置)；1B：基体壳体(逆变器壳体)；1C：罩壳体(逆变器壳体)；3：功率模块；3N：负极端子；3P：正极端子；4：电容器元件；5：直流总线基板；5C：连接端子面；5H：导电用贯穿孔；5N：负极电极图案；5P：正极电极图案；7：第一端子台(固定构件)；8：控制基板；9：紧固构件；10：逆变器电路；10A：第一逆变器电路(逆变器电路)；10B：第二逆变器电路(逆变器电路)；10L：桥臂；11：电池(直流电源)；19：支柱；33：功率模块的一侧端部；40：平滑电容器；50：基板；51：第一基板面；51E：第一电极图案；52：第二基板面；52E：第二电极图案；53：绝缘层；55N：连接用负极端子；55P：连接用正极端子；57：紧固构件贯穿孔；59：支柱贯穿孔；E：导电材料；N：负极；P：正极。

Claims (5)

1.一种逆变器装置，具备：功率模块，其具有与直流电源的正极连接的正极端子和与直流电源的负极连接的负极端子，并形成有至少一个将与所述正极端子连接的至少一个开关元件和与所述负极端子连接的至少一个开关元件串联连接而成的桥臂；以及连接在直流电源的正极与直流电源的负极之间的平滑电容器，该逆变器装置具有在将n设为自然数的n相交流与在直流之间转换电力的2组逆变器电路，其中，

所述逆变器装置具备：

逆变器外壳，其收容逆变器电路；

板状的直流总线基板，其设置与直流电源的正极连接的正极电极图案以及与直流电源的负极连接的负极电极图案，所述平滑电容器的正极侧端子与所述正极电极图案电连接，负极侧端子与所述负极电极图案电连接，并且在所述板状的直流总线基板固定所述平滑电容器；以及

固定构件，其被固定于所述逆变器外壳，并用于固定与对应于多个相的交流的各相的所述桥臂对应地设置多个的所述功率模块和所述直流总线基板的相对位置关系，

所述功率模块的所述正极端子以及所述负极端子被设置为向所述功率模块的一侧的端部突出的一对直流电极端子对，

与对应于多个相的交流的各相的桥臂对应地设置多个的所述功率模块沿所述直流总线基板的一个端面配置成1列，

在向与所述直流总线基板的基板面正交的方向观察时，所述2组逆变器电路构成为在夹着所述直流总线基板的两侧配置构成各逆变器电路的所述功率模块，

所述直流总线基板具有：与所述正极电极图案电连接并且与多个所述功率模块的所述正极端子的每一个电连接的多个连接用正极端子；以及与所述负极电极图案电连接并且与多个所述功率模块的所述负极端子的每一个电连接的多个连接用负极端子，

相互对应的所述连接用正极端子与所述正极端子通过共用的紧固构件被紧固于所述固定构件，相互对应的所述连接用负极端子与所述负极端子通过共用的紧固构件被紧固于所述固定构件，所述直流总线基板以及所述功率模块被固定于所述固定构件。

2.根据权利要求1所述的逆变器装置，其中，

所述逆变器装置具备控制基板，在向与所述直流总线基板的基板面正交的方向观察时，所述控制基板被配置成覆盖所述功率模块以及所述直流总线基板，并控制所述2组逆变器电路，

所述平滑电容器通过多个电容器元件的并联连接而构成，各电容器元件以与各功率模块对应的数量以及对应的位置关系而配置，

所述逆变器外壳收容所述直流总线基板、所述功率模块和所述固定构件，并且具有将所述控制基板支承固定在该控制基板的中央部的至少(n－1)根支柱，

所述直流总线基板具有供所述支柱贯穿的支柱贯穿孔，各支柱贯穿孔设置在与沿直流总线基板的一个端面配置成1列的构成n相各相的桥臂的各功率模块对应地配置的各电容器元件的相间。

3.根据权利要求1或者2所述的逆变器装置，其中，

所述直流总线基板具备与所述正极电极图案以及所述负极电极图案电连接的直流电极图案连接端子对，

所述固定构件具备与直流电源的正极以及负极连接的直流电源连接端子对和与该直流电源连接端子对电连接的直流总线基板连接端子对，

所述直流总线基板的所述直流电极图案连接端子对通过紧固构件被紧固于所述直流总线基板连接端子对。

4.根据权利要求1或2所述的逆变器装置，其中，

所述直流总线基板在作为构成基板的绝缘层的一面的第一基板面形成作为所述正极电极图案以及所述负极电极图案的一方的第一电极图案，在作为所述绝缘层的另一面的第二基板面形成作为所述正极电极图案以及所述负极电极图案的另一方的第二电极图案，

在所述第一基板面与设置于其他构件的端子接触的状态下，所述直流总线基板的各端子被所述紧固构件紧固，

与所述第二电极图案电连接的端子具备：在所述第一基板面上与所述第一电极图案分离地形成的连接端子面；以及与所述紧固构件贯穿的紧固构件贯穿孔独立地贯穿所述绝缘层的导电用贯穿孔，

在所述导电用贯穿孔的内壁设置有导电材料，通过该导电材料将所述第二电极图案与所述连接端子面电连接。

5.根据权利要求3所述的逆变器装置，其中，

所述直流总线基板在作为构成基板的绝缘层的一面的第一基板面形成作为所述正极电极图案以及所述负极电极图案的一方的第一电极图案，在作为所述绝缘层的另一面的第二基板面形成作为所述正极电极图案以及所述负极电极图案的另一方的第二电极图案，

在所述第一基板面与设置于其他构件的端子接触的状态下，所述直流总线基板的各端子被所述紧固构件紧固，

与所述第二电极图案电连接的端子具备：在所述第一基板面上与所述第一电极图案分离地形成的连接端子面；以及与所述紧固构件贯穿的紧固构件贯穿孔独立地贯穿所述绝缘层的导电用贯穿孔，

在所述导电用贯穿孔的内壁设置有导电材料，通过该导电材料将所述第二电极图案与所述连接端子面电连接。